ამჟამად ფიზიკოსები შავი ხვრელების შესახებ ახალი ცოდნის ოქროს ხანას განიცდიან. 2015 წლიდან მკვლევარებს შეუძლიათ მიიღონ სიგნალები პირდაპირ შავი ხვრელების გამოყენებით გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორია ლაზერული ინტერფერომეტრით (LIGO), ხოლო ობსერვატორიები, როგორიცაა მოვლენის ჰორიზონტის ტელესკოპი (EHT), მიიღეთ პირველი სურათები შავი ხვრელის ჩრდილები. არც ეს წელი ყოფილა გამონაკლისი, საინტერესო და უნიკალური შედეგების ახალმა მოსავალმა გააფართოვა ჩვენი ცოდნის ჰორიზონტი შავი ხვრელების შესახებ. აქ ჩვენ გადავხედავთ 2020 წლის ყველაზე შთამბეჭდავ აღმოჩენას.
თითქოს იმის დასადასტურებლად, რომ 2020 წელი იყო შავი ხვრელის კვლევის წელი, მეცნიერების მთავარი მიღწევაა ნობელის პრემია - ოქტომბერში დაჯილდოვდა სამი ფიზიკოსი, რომელთა ნამუშევრებმა ნათელი მოჰფინა ამ იდუმალი კოსმოსური ობიექტების ცხოვრებას.
როჯერ პენროზმა დიდი ბრიტანეთში ოქსფორდის უნივერსიტეტიდან მიიღო პრიზის ნახევარი "აღმოჩენისთვის, რომ შავი ხვრელის ფორმირება ზოგადი ფარდობითობის მძლავრი პროგნოზია", ხოლო ანდრეა გუესმა კალიფორნიის უნივერსიტეტიდან, ლოს ანჯელესიდან და რაინჰარდ ჰანსელმა ბონის უნივერსიტეტიდან. და გერმანიის არამიწიერი ფიზიკის ინსტიტუტმა მაქს პლანკმა გაიზიარა მეორე ნახევარი "ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში სუპერმასიური კომპაქტური ობიექტის აღმოჩენისთვის", - ნათქვამია შვედეთის სამეფო მეცნიერებათა აკადემიის განცხადებაში. ანდრეა გუესი მხოლოდ მეოთხე ქალია, რომელმაც მიიღო ნობელის პრემია ფიზიკაში, მარი კიურის შემდეგ 1903 წელს, მარია ჰეპერტ-მაიერის 1963 წელს და დონა სტრიკლენდის შემდეგ 2018 წელს.
LIGO და მისი ევროპელი კოლეგა ქალწული დააკვირდით შავ ხვრელებს გრავიტაციული ტალღების მეშვეობით სივრცე-დროის ქსოვილში, რომლებიც წარმოიქმნება მასიური ობიექტების რხევისას.
ობიექტებზე უკვე გაკეთდა რამდენიმე შთამბეჭდავი აღმოჩენა. მაგრამ მაისში კოლაბორაციამ გამოაცხადა, რომ აღმოაჩინა ისტორიაში ყველაზე დიდი შეჯახება შავ ხვრელთან. ერთი მათგანი 85-ჯერ აღემატება მზის მასას, მეორე კი 66-ჯერ აღემატება მზის მასას.შეჯახებისას ისინი წარმოქმნიან შავ ხვრელს, რომლის მასა მზის მასას აღემატება 142 ჯერ. გარდა რეკორდების დამყარებისა, აღმოჩენა პირველი იყო საშუალო მასის შავი ხვრელების ეგრეთ წოდებულ „აკრძალულ“ ზონაში. მიუხედავად იმისა, რომ ასტრონომებმა დაინახეს ჩვენი მზის ზომის პატარა შავი ხვრელები და იციან, რომ გალაქტიკების ცენტრებში არსებობენ კოლოსალური, მზის მასის მილიონჯერ აღემატება, აქამდე არავის უპოვია შავი ხვრელების მტკიცებულება ამ შუა დიაპაზონში. ზუსტად როგორ ჩამოყალიბდნენ ისინი, რჩება საიდუმლო, რომლის ამოხსნასაც მეცნიერები ახლა ცდილობენ.
ცოტა ხნის შემდეგ Დიდი აფეთქება სამყარო გაჟღენთილი იყო ცხელი და მღელვარე გამოსხივებით. ზოგიერთ რეგიონში ენერგია იმდენად მკვრივი იყო, რომ თეორიულად თავისთავად იშლებოდა შავი ხვრელის შესაქმნელად.
მიუხედავად იმისა, რომ ფიზიკოსებმა ჯერ კიდევ არ იციან, არსებობს თუ არა ისინი პირველყოფილი შავი ხვრელები (PCD), ბოლო დროს ისინი ფიქრობენ იმაზე, თუ რა შეიძლება მოხდეს, თუ ისინი არსებობდნენ. რამდენიმე ნაშრომი, მათ შორის ერთი ნოემბერში გამოქვეყნებული, ვარაუდობს, რომ ეს შავი ხვრელები, რომელთაგან ზოგიერთი უფრო პატარა იქნება ვიდრე მომაკვდავი ვარსკვლავებისგან წარმოქმნილი, შესაძლოა იყოს ბნელი მატერია, უცნობი ნივთიერება, რომელიც ახორციელებს გრავიტაციულ გავლენას მთელ სამყაროზე. უახლოეს წლებში ტარდება ექსპერიმენტები PCD-ის მოსაძებნად, რომელიც ან დაადასტურებს ან უარყოფს მათ არსებობას.
რა მოხდება, თუ აიღეთ წარმოუდგენლად მასიური შავი ხვრელები გალაქტიკების ცენტრებში და გაადიდებთ მათ 11-ჯერ? ეს არის ის, რაც მკვლევარებმა შესთავაზეს სექტემბრის ნაშრომში, რომელიც განიხილავს "წარმოუდგენლად დიდი შავი ხვრელების" შესაძლებლობას (ფილები).
ეს ობიექტები მზის მასაზე მინიმუმ 1 ტრილიონჯერ იქნება, რაც 10-ჯერ აღემატება ამჟამად ცნობილ უდიდეს შავ ხვრელს, 66 მილიარდი მზის მასის ურჩხულს ე.წ. ტონი 618. ზოგიერთი SLAB შეიძლება წარმოიქმნა ადრეულ სამყაროში, რამაც შექმნა პირველყოფილი შავი ხვრელების სხვა კლასი, რაც იმას ნიშნავს, რომ ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ მათი ანაბეჭდი კოსმოსურ მიკროტალღურ ფონზე, როდესაც ჩვენი სამყარო მხოლოდ 380 წლის იყო. სხვების ამოცნობა შესაძლებელია, თუ შევხედავთ, როგორ ამრუდებენ შორეული ვარსკვლავების შუქს, თუ ჩვენს შორის SLAB აღმოჩნდება. ეს კონცეფცია ჯერ კიდევ ჰიპოთეტური რჩება, მაგრამ ის სულ უფრო მეტ ყურადღებას იპყრობს.
LIGO-სა და Virgo-ს ინსტრუმენტების მიერ აღმოჩენილი შავი ხვრელების წყვილის უმეტესობას დაახლოებით იგივე მასა აქვს. მაგრამ აპრილში კოლაბორაციამ გამოაცხადა, რომ უყურებდა ყველაზე ასიმეტრიული კატასტროფა.
ჩვენგან დაახლოებით 2,4 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე შეჯახებული ობიექტების მასა, შესაბამისად, 8 და 30-ჯერ აღემატება ჩვენს მზეს. ასეთი მოულოდნელი მოვლენა საკმარისად იშვიათად ითვლებოდა, რომ გრავიტაციული ტალღების დანადგარები ვერ შეამჩნევდნენ მას მხოლოდ რამდენიმე წლის შემდეგ. აღმოჩენა ეჭვქვეშ აყენებს ამ ვარაუდებს და უბიძგებს მკვლევარებს განიხილონ იერარქიული შერწყმის შესაძლებლობა, რომლის დროსაც ერთი შავი ხვრელი ეჯახება მეორეს და შემდეგ მიღებული ნარჩენი ერწყმის სხვა შავ ხვრელს.
როდესაც მასიური ობიექტი გარკვეულ მანძილზე უახლოვდება შავ ხვრელს, იქ არსებულ ექსტრემალურ გრავიტაციულ ძალებს შეუძლიათ გაანადგურონ ობიექტი მასალის გრძელ ძაფებად, რომლებიც ყველგან იფანტება.
ეს პროცესი, სასაუბროდ ე.წ სპაგეტიფიკაცია, იშვიათად იყო დაფიქსირებული, რადგან შავი ხვრელების უმეტესობა გარშემორტყმულია გაზისა და მტვრის დაფარული ღრუბლით. მაგრამ ოქტომბერში, ევროპის სამხრეთ ობსერვატორიის ასტრონომებმა მოახერხეს სურათის გადაღება ვარსკვლავის სპაგეტიფიკაცია უპრეცედენტო დეტალებით, როგორც ძალიან დიდი ტელესკოპის, ასევე ახალი ტექნოლოგიების ტელესკოპის გამოყენებით. ეს მოვლენა, რომელიც ცნობილია როგორც AT 2019 qiz, მკვლევარებს მისცემს აზრს ასეთ ფენომენებში და დაეხმარება მათ უკეთ გაიგონ გრავიტაცია ექსტრემალურ პირობებში.
არავის სურს შავ ხვრელთან ძალიან ახლოს მიახლოება. საბედნიეროდ, კოსმოსური Pac-Man მაისში დააფიქსირა კომპანიონი ვარსკვლავის ორბიტაზე, რომელიც ცნობილია როგორც H.R. 6819, პარტნიორებისგან ასტრონომიულად უსაფრთხო მანძილზეა.
ახალი შავი ხვრელი დედამიწიდან 1000 სინათლის წლის მანძილზე იმალება სამხრეთ თანავარსკვლავედის ტელესკოპში, წინა რეკორდსმენთან შედარებით სამჯერ უფრო ახლოს. ასტრონომებს არ შეუძლიათ უშუალოდ დააკვირდნენ თავად შავ ხვრელს, მაგრამ შეძლეს მისი არსებობის დასკვნა იმის საფუძველზე, თუ როგორ მოქმედებს იგი სისტემის ორ სხვა ობიექტზე გრავიტაციულად. სამხრეთ ნახევარსფეროში დამკვირვებლებს შეუძლიათ შეუიარაღებელი თვალით ნახონ ვარსკვლავები HR 6819 სისტემაში, ვარსკვლავური დიაგრამის დათვალიერებით და თანავარსკვლავედის ტელესკოპში, თანავარსკვლავედი პავოს საზღვართან.
შავი ხვრელის ფორმირებისთვის მატერია და ენერგია უნდა დაიშალოს უსასრულო სიმკვრივის პატარა წერტილამდე. ვინაიდან ასეთი უსასრულობა ფიზიკურად შეუძლებელი უნდა იყოს, თეორეტიკოსები დიდი ხანია ეძებენ გზას ასეთი უცნაური შედეგის გარშემო.
სიმების თეორიის მიხედვით, რომელიც ცვლის ყველა ნაწილაკს და ძალებს სუბატომური, ვიბრაციული სიმებით, შავი ხვრელები შეიძლება აღმოჩნდეს კიდევ უფრო უცნაური - ფუნდამენტური სიმების ერთობლიობა, როგორიცაა ბუნდოვანი ძაფები. ოქტომბერში ჩატარებულმა კვლევამ აჩვენა, რომ თუ ნეიტრონული ვარსკვლავების ატომები, ვარსკვლავური ნარჩენების ტიპი, რომელიც საკმარისად მკვრივი არ არის შავი ხვრელის შესაქმნელად, სინამდვილეში იყო სიმების შეკვრა, მაშინ ამ სიმების ერთმანეთთან შეკუმშვა რეალურად არ წარმოქმნის შავ ხვრელს, მაგრამ ფუმფულა ბურთულა-რომელიც ნართის ზემოხსენებული ბურთის მსგავსი იქნება. უცნაური იდეა ჯერ ბოლომდე არ განხორციელებულა, მაგრამ ის უსასრულობასთან მუშაობის ერთ-ერთი შესაძლო ალტერნატივაა.
ფიზიკოსების აზრით, ყველა შავი ხვრელი უნდა იყოს გარშემორტყმული ე.წ წვეულების საზღვარი - საზღვარი, რომლითაც დაცემით, ვერასდროს გამოხვალთ. თუმცა, მას შემდეგ, რაც შავი ხვრელები პირველად გამოცხადდა, მკვლევარები ეჭვქვეშ აყენებენ მოვლენათა ჰორიზონტს მკაცრად საჭირო თუ არა.
შეიძლება თუ არა მის გარეშე არსებობდეს შავი ხვრელი, ე.წ "შიშველი" შავი ხვრელი? ეს შეიძლება საშიში იყოს, რადგან ფიზიკის ცნობილი კანონები ირღვევა შავი ხვრელის მოვლენის ჰორიზონტში და შიშველი შავი ხვრელი ვერ უზრუნველყოფს ამ ბარიერის დაცვას. მიუხედავად იმისა, რომ თეორეტიკოსთა უმეტესობას სჯერა, რომ სიშიშვლე შავი ხვრელებისთვის აკრძალულია, ნოემბრის ერთ-ერთ ნაშრომში ნათქვამია, რომ არსებობს გზა დანამდვილებით შესამოწმებლად. ხრიკი არის განსხვავებების ძიება აკრეციულ დისკებში ან გაზისა და მტვრის რგოლებში, რომლებიც წარმოიქმნება შავი ხვრელის კვების შედეგად, რაც შეიძლება მიუთითებდეს ხილულ განსხვავებაზე შიშველ და ნორმალურ შავ ხვრელებს შორის.
შობა შავი ხვრელის მეცნიერებისთვის წელს ადრე დადგა. ოქტომბერში LIGO-ს დამკვირვებელმა საზოგადოებამ და მისმა ევროპელმა კოლეგამ ქალწულმა გამოუშვეს დიდი ახალი კატალოგი ათობით გრავიტაციული ტალღის სიგნალიაღმოაჩინეს 2019 წლის აპრილიდან სექტემბრის ჩათვლით პერიოდში.
39 მოვლენა მოიცავდა უამრავ დამაინტრიგებელ აღმოჩენას, როგორიცაა მასიური შავი ხვრელის შერწყმა, რამაც გამოიწვია ნარჩენი 142 მზის მასით, უკიდურესად ცალმხრივი მოვლენა მზეზე დიდი ობიექტების მასებით და იდუმალი ობიექტი, რომელიც გამოჩნდა. იყოს ან პატარა შავი ხვრელი ან დიდი ნეიტრონული ვარსკვლავი. მკვლევარები აღფრთოვანებული იყვნენ იმ მონაცემებით, რომლებმაც აჩვენეს, რომ ობიექტები ყოველ ხუთ დღეში საშუალოდ ერთ ახალ სიგნალს იღებენ და გეგმავენ მის გამოყენებას შავი ხვრელების შერწყმის ქცევისა და სიხშირის უკეთ გასაგებად.
ასევე წაიკითხეთ:
დატოვე პასუხი